CN106750081A - 一种全水发泡喷涂组合聚醚及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全水发泡喷涂组合聚醚及其制备方法，属于高分子化合物的组合物技术领域。将聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚醚多元醇C、聚酯多元醇D与催化剂、阻燃剂、泡沫稳定剂以及水按比例搅拌均匀形成M组分，将M组分与N组分按照100:100‑120的质量比混合即得成品组合聚醚。将本申请应用于聚氨酯泡沫制品的生产，具有保温性好、尺寸稳定等优点。

Description

一种全水发泡喷涂组合聚醚及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种全水发泡喷涂组合聚醚及其制备方法，属于高分子化合物的组合物技术领域。
背景技术
聚氨酯喷涂泡沫塑料主要应用在建筑物外墙保温，屋面防水保温一体化、冷库保温隔热、管道保温材料、冷藏车及冷库隔热材等。聚氨酯硬泡体是一种具有保温与防水功能的新型合成材料，其导热系数低，仅0.020～0.024W/(m﹒k)，相当于挤塑板的一半，是目前所有保温材料中导热系数最低的。该类产品自上世纪60年代在欧洲建筑业应用以来已有40年历史，一些国家还通过立法把聚氨酯喷涂作为建筑业指定的保温防水用材。近年来，随着我国建筑节能市场的迅速发展，聚氨酯喷涂在建筑保温防水领域得到了广泛的应用，已成为主导市场的保温节能产品之一。
聚氨酯喷涂是以异氰酸酯和聚醚为主要原料，在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下，通过专用设备混合，经高压喷涂现场发泡而成的,高速运动的物料在喷枪口形成细雾状，均匀地喷射到物件表面。常用的喷涂聚氨酯泡沫以F11或141B作为发泡剂，F11即氟利昂，散发到大气层中的F11会破坏臭氧层，对全球气候产生不利影响，已经被淘汰；141B化学名称一氟二氯乙烷，对臭氧层也有一影响，是一种过渡性发泡剂，也将逐步淘汰。
基于此，做出本申请。
发明内容
针对现有涂料所存在的上述缺陷，本申请提供一种全水型、环保的全水发泡喷涂组合聚醚，该组合聚醚对臭氧层的消耗值(ODP)为0，符合国家节能环保的要求且泡沫有优异的保温性能和尺寸稳定性。
为了实现上述目的，本申请采取的技术方案如下：
一种全水发泡喷涂组合聚醚，由M组份和N组份组成，M组分与N组分的重量比为100:100-120(优选的，M组分与N组分的重量比为100:100-105。两者基本持平，并保持N组分微超量，确保反应充分)，其中，M组份的构成(重量份)为：
聚醚多元醇A为20～50份；
聚醚多元醇B为10～20份；
聚醚多元醇C为5～20份；
聚酯多元醇D为40～80份；
催化剂为2～8份；
阻燃剂为10～40份；
泡沫稳定剂为1～3份；
水为3～6份；
N组份为多甲基多苯基多异氰酸酯(优选为多甲基多苯基多异氰酸酯PM-200，烟台万华聚氨酯股份有限公司)；
所述的聚醚多元醇A是以蔗糖、二甘醇为起始剂、由环氧丙烷聚合而成。更优选的，所述的聚醚多元醇A羟值400～500mgKOH/g，粘度600-1000map.s。
所述的聚醚多元醇B是以甘油为起始剂、由环氧丙烷聚合而成。更优选的，所述的聚醚多元醇B官能度2-4，羟值160～200mgKOH/g，粘度100-300map.s。
所述的聚醚多元醇C是以乙二醇为起始剂、由环氧丙烷聚合而成。更优选的，所述的聚醚多元醇C官能度为2-3，羟值30～40mgKOH/g，粘度600-1000map.s。
所述的聚酯多元醇D是邻苯二甲酸酐系列多元醇。更优选的，所述聚酯多元醇D的官能度为2-3，黏度为2000～3000mpa·s/25℃，羟值200～250mgKOH/g。
进一步，作为优选：
所述的催化剂是由催化剂E、催化剂F、催化剂G构成，其中，催化剂E为0.1～1份；催化剂F为1～4份；催化剂G为0.9～3份；更优选的，所述催化剂E为二丁基锡二月桂酸酯(优选为二丁基锡二月桂酸酯DabcoT12)，所述催化剂F为五甲基二乙烯三胺，所述催化剂G为异辛酸钾(优选为异辛酸钾DABCO K-15)。
所述的阻燃剂是由TCPP(磷酸三(2-氯丙基)酯)、DMMP(甲基磷酸二甲酯)复配而成，复配质量比为TCPP：DMMP＝2-4:1。
所述的泡沫稳定剂为具有优良尺寸稳定性的非硅类表面活性剂，更优选的，所述的泡沫稳定剂为泡沫稳定剂LK443。
同时，本申请还提供了一种具有上述特征全水发泡喷涂组合聚醚的制备方法，包括以下步骤：将M组份的各成份按上述重量份投入到容器内搅拌均匀，所得混合物即为全水发泡喷涂组合聚醚，将该全水发泡喷涂组合聚醚M与N组份按M:N＝100：100～120的重量比混合通过高压喷涂机喷涂即可制成全水发泡喷涂聚氨酯泡沫制品。
与现有技术相比，本申请的工作原理和有益效果如下：
(1)聚氨酯泡沫的性能很大程度上取决于聚醚或聚酯多元醇的结构。本申请以多种聚醚多元醇、聚酯多元醇等复合形成组合聚醚，再以异氰酸酯作为另一种组分，复合过程中，以组合聚醚和异氰酸酯作为基本构成，可使混合体系具有良好流动性以及与其它助剂的互溶性，泡孔微细结构，泡沫尺寸稳定性优良，因此采用本申请组成的组合聚醚与异氰酸酯所形成的复合物可通过使用高压发泡机进行喷涂施工，发泡成型制得硬质聚氨酯泡沫塑料保温材料，施工灵活方便，非常适合各种复杂条件状况下表面及管道缝隙内等的生产操作，劳动生产效率高，成本低廉。
(2)本申请以的聚醚多元醇以环氧丙烷作为反应单体，在催化剂、阻燃剂和泡沫稳定剂的作用下，与聚酯多元醇制备形成硬质聚氨酯泡沫，其中，本申请中以非硅类表面活性剂作为泡沫稳定剂，具有很好的尺寸稳定性，并可改善发泡料的流动性，在硬质聚氨酯泡沫制备过程中，其对臭氧层的消耗值(ODP)为0，符合国家节能环保的要求且泡沫有优异的保温性能和尺寸稳定性。
(3)将本申请应用于全水发泡泡沫制品加工时，可使用聚氨酯高压喷涂机喷涂成型，所形成的泡沫具有优异的阻燃性能，满足国标GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》平板状建筑材料及制品的燃烧性能等级和分级依据中B3级要求。
(4)常规使用水作为聚氨酯泡沫体的发泡剂，虽然价格低廉、无任何污染、泡沫体开孔率高，但完全使用水作发泡剂，虽在一定程度上能起到降低泡沫体密度的目的，但手感性差，且反应中产生的大量热量在泡沫体内部集聚，引起泡沫体内芯变黄、焦烧，甚至会产生自燃，切会消耗大量昂贵的异氰酸酯，其反应代价是很高。而本申请以三种催化剂形成的复合催化剂作为反应催化剂，可以确保反应的平稳进行，避免单纯水发泡过程中的热聚集可确保较低水添加比的情况下实现反应的平稳进行，使组合聚醚在成型过程中形成均一结构，避免影响手感，真正意义上实现全水发泡。
具体实施方式
本实施例一种全水发泡喷涂组合聚醚的制备，将聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚醚多元醇C、聚酯多元醇D与催化剂、阻燃剂、泡沫稳定剂以及水按比例搅拌均匀形成M组分，将M组分与N组分按照100:100-120的质量比混合即得成品。
其中，上述各各组分中，聚酯多元醇D是合成的主组分，通过平行实验的实验，将其定量为55份(重量份，指一组组合聚醚中的配比份数，下同)，并选用官能度为2、黏度为2000～3000mpa·s/25℃、羟值200～250mgKOH/g的邻苯二甲酸酐系列多元醇作为聚酯多元醇D；成品阻燃性主要由阻燃剂控制，反应氛围主要由泡沫稳定剂和催化剂控制，经平行实验的测定将阻燃剂定量为30份(重量份)，并选用TCPP与DMMP以3:1的质量比形成的复配物；泡沫稳定剂定量为1.5份(重量份)，并选用泡沫稳定剂LK443；催化剂主要对反应速率和反应效率进行控制，复配的三种原料催化剂中，又以催化剂F作为主要作用成分，为确保反应工艺基本持平，通过平行实验将催化剂F定量为1.5份(重量份)，催化剂E优选为0.1-1份，催化剂G优选为1-2.5份。
以下对其他组分进行详细测试，具体配比如表1所示。
表1本申请组合聚醚中M组分的配方一
表2本申请组合聚醚中M组分的配方二
在上述表1和表2的配方中，聚酯多元醇D(生产厂家南京金陵斯泰潘化学有限公司PS-2412)是合成的主组分，将其进行定量，并选用官能度为2、黏度为2000～3000mpa·s/25℃、羟值200～250mgKOH/g的邻苯二甲酸酐系列多元醇作为聚酯多元醇D；将阻燃剂、泡沫稳定剂选为定量，进行反应氛围的控制，其中，阻燃剂选用TCPP(生产厂家扬州晨化新材料科技股份有限公司)与DMMP(生产厂家扬州晨化新材料科技股份有限公司)以3:1的质量比形成的复配物，泡沫稳定剂选用泡沫稳定剂LK443(生产厂家美国空气化工产品上海有限公司)，泡沫稳定剂LK443是具有优良尺寸稳定性的非硅类表面活性剂；催化剂主要对反应速率和反应效率进行控制，复配的三种原料催化剂中，又以催化剂F作为主要作用成分，为确保反应工艺基本持平，本实施例中，同样将催化剂F进行定量，且催化剂E(生产厂家美国空气化工产品上海有限公司DabcoT12)，催化剂F(生产厂家美国空气化工产品上海有限公司PC-5)，催化剂G(生产厂家美国空气化工产品上海有限公司DABCO K-15)，对其他组分进行调配，控制聚醚多元醇A(生产厂家句容宁武新材料股份有限公司NJ-4110)羟值400～500mgKOH/g，粘度800map.s，聚醚多元醇B(生产厂家句容宁武新材料股份有限公司NJ-310)官能度3、羟值168mgKOH/g、粘度200map.s，聚醚多元醇C(生产厂家句容宁武新材料股份有限公司NJ-330N)官能度2、羟值34mgKOH/g、粘度800map.s。
将所述各原料按上述重量份投入到容器内搅拌均匀；N组份为多甲基多苯基多异氰酸酯PM-200(生产厂家烟台万华聚氨酯股份有限公司)。使用时将上述表1、表2配方的M与N组份按M:N＝100：100～105的重量配比，高压喷涂机喷涂即可制成全水发泡喷涂聚氨酯泡沫制品，对形成的聚氨酯泡沫制品进行泡沫性能测试，泡沫密度、抗压强度、导热系数、尺寸稳定性皆按国家标准进行测试，对成品聚氨酯泡沫制品进行三次平行实验的测试，具体参见表3所示。
表3不同配方下聚氨酯泡沫制品的泡沫性能能指标
通过表3可以看出，采用本申请的方法所形成聚氨酯泡沫制品，其泡沫成型密度在37-42kg/m3之间，抗压强度在128KPa以上，导热系数在0.02w/m﹒k附近，零下30℃、48h内尺寸稳定性控制在-0.6～-0.7％，而70℃、48h内尺寸稳定性也在1％以下，尤其是实例3、例11和例13配方下的组合聚醚，其所形成的成品泡沫成型密度稳定，抗压强度高，导热性能好，具有优异的保温性能，并可避免热量的密集，使成品成型均匀，尺寸稳定性好，基本不产生形变。
以上内容是结合本发明创造的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明创造具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明创造所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明创造的保护范围。

Claims (10)

1.一种全水发泡喷涂组合聚醚，其特征在于，由M组份和N组份组成，M组分与N组分的质量配比为100:100-120，其中，
所述的M组份的构成为：聚醚多元醇A为20～50份，聚醚多元醇B为10～20份，聚醚多元醇C为5～20份，聚酯多元醇D为40～80份，催化剂为2～8份，阻燃剂为10～40份，泡沫稳定剂为1～3份，水为3～6份；
所述的N组份为多甲基多苯基多异氰酸酯。
2.如权利要求1所述的一种全水发泡喷涂组合聚醚，其特征在于：所述的聚醚多元醇A是以蔗糖、二甘醇为起始剂、由环氧丙烷聚合而成。
3.如权利要求1所述的一种全水发泡喷涂组合聚醚，其特征在于：所述的聚醚多元醇B是以甘油为起始剂、由环氧丙烷聚合而成。
4.如权利要求1所述的一种全水发泡喷涂组合聚醚，其特征在于：所述的聚醚多元醇C是以乙二醇为起始剂、由环氧丙烷聚合而成。
5.如权利要求1所述的一种全水发泡喷涂组合聚醚，其特征在于：所述的聚酯多元醇D是邻苯二甲酸酐系列多元醇。
6.如权利要求1所述的一种全水发泡喷涂组合聚醚，其特征在于：所述的催化剂是由催化剂E、催化剂F、催化剂G构成的复合催化剂，其中，催化剂E为0.1～1份；催化剂F为1～4份；催化剂G为0.9～3份。
7.如权利要求6所述的一种全水发泡喷涂组合聚醚，其特征在于：所述催化剂E为二丁基锡二月桂酸酯，所述催化剂F为五甲基二乙烯三胺，所述催化剂G为异辛酸钾。
8.如权利要求1所述的一种全水发泡喷涂组合聚醚，其特征在于：所述的阻燃剂是由TCPP、DMMP复配而成，复配质量比为TCPP：DMMP=2-4:1。
9.如权利要求1所述的一种全水发泡喷涂组合聚醚，其特征在于：所述的泡沫稳定剂为非硅类表面活性剂。
10.如权利要求1-9任一项所述全水发泡喷涂组合聚醚的制备方法，其特征在于：将聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚醚多元醇C、聚酯多元醇D与催化剂、阻燃剂、泡沫稳定剂以及水按比例搅拌均匀形成M组分，将M组分与N组分按照100:100-120的质量比混合即得成品。
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